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Afrique SCIENCE 14(5) (2018) 94 - 106 94

ISSN 1813-548X, http://www.afriquescience.net

Yacouba DIARRA et al.

Prédiction du drainage minier acide et modélisation environnementale à partir

des caractéristiques géologiques intrinsèques du gisement aurifère de Sissingué,

Nord de la Côte d’Ivoire

Yacouba DIARRA, Gbele OUATTARA *, Barthélémy Gnammytchet KOFFI et Alphonse Kouakou YAO

Laboratoire du Génie Civil, des Géosciences et des Sciences Géographiques, UMRI 68, Institut National Polytechnique Félix Houphouët-Boigny, Yamoussoukro, Côte d’Ivoire

_________________ * Correspondance, courriel : [email protected]

Résumé

Ce travail porte sur la prédiction des risques de pollutions environnementales liées à l’exploitation

industrielle aurifère en Afrique de l’Ouest, particulièrement en Côte d’Ivoire. L’un des problèmes majeurs

dans l’exploitation aurifère est la gestion des rejets miniers susceptibles de produire du drainage minier

acide (DMA), avec dissolution de métaux lourds dangereux pour l’environnement. Afin de réduire les impacts

environnementaux de l’exploitation de la mine de Sissingué, nous élaborons un outil de prédiction du DMA

par modélisation, à partir des caractéristiques géologiques intrinsèques du gisement. L’étude menée porte

sur la caractérisation de l’état initial des eaux de surface et souterraines, les tests géochimiques sur les

potentialités de génération du DMA et la modélisation géo-environnementale. Les résultats montrent que

les eaux de surface et souterraines sont faiblement minéralisées avec une acidité proche de la neutralité.

Au plan géologique, les formations du gisement de Sissingué sont des métasédiments (silstones, sandstones

et conglomérats), granites et dykes felsiques. La paragénèse métallifère est constituée, principalement, de

pyrite, d’arsénopyrite, d’or et accessoirement de chalcopyrite, d’oxydes de titane, de galène et de pyrrhotite. L’altération hydrothermale est marquée par une séricitisation, une carbonatation, une silicification et

une épidotisation. Le modèle élaboré montre que les roches granitiques et les dykes felsiques sont non

acidogènes (Non Acid Formation ou NAF), alors que les métasédiments le sont en général (Potentiel Acid

Formation ou PAF), et méritent donc une attention particulière lors de l’exploitation du gisement.

Mots-clés : gisement aurifère, sulfures, drainage minier acide, Sissingué, Côte d’Ivoire.

Abstract

Prediction of acid mine drainage and Environmental modeling from the intrinsic

geological characteristics of the Sissingué gold deposit, Northern Ivory Coast

This work focuses on the prediction of environmental pollution related to gold exploration in West Africa,

particularly in Ivory Coast. One of the major problems in gold exploration is the controlling of residues

likely to produce acid mine drainage (AMD), with dissolution of heavy metals dangerous for the

environment. In order to reduce the environmental impacts of the Sissingué mine, we have developed a tool

for the prediction of AMD, based on the intrinsic geological characteristics of the deposit. The study focuses

on the characterization of the initial state of surface and groundwater, geochemical tests on the potential

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for generation of AMD and geo-environmental model. The results show that surface and groundwater are

weakly mineralized with an acidity close to neutrality. Formations of the Sissingué deposit are

metasediments (siltstones, sandstones and conglomerates), granites and felsic dykes. Metalliferous

paragenesis consists mainly of pyrite, arsenopyrite, gold and, weakly, chalcopyrite, titanium oxides, galena

and pyrrhotite. Hydrothermal alteration is marked by sericitization, carbonation, silicification and

epidotisation. The model developed makes it possible to deduce that the granitic rocks and the felsic dykes

of this deposit are non-acidogenic (Non Acid Formation or NAF), whereas the sediments are in general

(Potential Acid Formation or PAF), and therefore justify a special attention during exploitation of the deposit.

Keywords : gold deposit, sulfides, acid mine drainage, Sissingué, Ivory Coast.

1. Introduction

L’exploitation minière produit chaque année de très grandes quantités de rejets solides entreposés à l’air

libre. Il s’agit d’une part, de morts terrains et du minerai à faible valeur économique au moment de

l’exploitation ; et d’autre part des résidus miniers qui sont de fines particules issues du traitement hydro-

métallurgique du minerai à valeur économique. La composition en éléments chimiques de ces rejets est

fonction des paramètres géologiques du gisement et des additifs utilisés dans le circuit de traitement du

minerai [1, 2]. Exposés à l’air libre (eau + oxygène) et sous l’effet de certaines bactéries, les rejets miniers

sont susceptibles de générer du drainage minier acide (DMA) suite à l’oxydation naturelle des minéraux

sulfurés qu’ils peuvent contenir [3 - 7]. Les recherches sur le DMA ont été pendant longtemps focalisées sur

les problèmes causés par les parcs à résidus [8 - 9]. Ces travaux ont porté sur l’origine et les conséquences

des DMA [11 - 22]. D’autres travaux ont traité de la prédiction des rejets miniers à générer le DMA [1, 23].

Afin de limiter les impacts environnementaux du drainage minier acide, le présent travail vise à élaborer un

outil géologique qui permet de prédire le phénomène DMA dans les verses à stériles, à partir des

paramètres géologiques intrinsèques du gisement de Sissingué, avant même le début de son exploitation. Il

s’agit donc d’élaborer un outil, sous forme de modèle géologique qui puisse prédire la répartition spatiale

des composants acidogènes (susceptibles de générer le DMA) et non acidogènes du gisement afin de définir

de façon proactive des solutions de prévention ou de traitement appropriées.

2. Cadre géologique

Le gisement de Sissingué est situé à l’Est de Tengréla dans le nord de Côte d’Ivoire. Au niveau régional, les

formations géologiques (Figure 1) sont constituées de :

métasédiments de type tarkwaien (métaconglomérats) ;

sillons volcano-sédimentaires ou sillon Boundiali-Syama (métagrès, métasilts, volcanites mafiques

et volcanoclastites) ;

granites et granodiorites intrusifs, microgranites à biotite, dykes felsiques porphyriques à

phénocristaux de plagioclase ;

granites migmatitiques.

Les grandes structures régionales sont orientées N-S, NNE-SSO et NNO-SSE avec des pendages globalement

orientés Est.

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Figure 1 : Carte géologique et localisation des différents permis d’exploration aurifère et de la zone d’etude (modifiée, d’après [10])

3. Matériel et méthodes

En l’absence de tout affleurement, la quasi-totalité de nos travaux ont porté sur les échantillons de carottes

du gisement de Sissingué. Trois principales études ont été menées sur la qualité des eaux et les échantillons

de carottes. Il s’agit :

de la caractérisation, en terme de qualité, de l’état initial des eaux de surface et des eaux

souterraines ;

de la caractérisation environnementale du gisement, à partir des résultats des tests géochimiques

statiques DMA, selon le protocole australien Amira [24]. Il faut signaler que d’autres protocoles

existent comme ceux du Canada [25, 26] ;

et la caractérisation géologique du gisement, sanctionnée par l’élaboration du modèle géologique en 3D.

3-1. Etat initial des eaux

Il s’agit d’échantillonner les eaux (de surface et souterraines) de la zone d’étude et de mesurer leur pH et

teneur initiale en métaux lourds, afin de les comparer aux normes de qualité de l’OMS et de la Banque

Mondiale.

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3-2. Caractérisation géologique du gisement

Cette étude consiste à déterminer les caractéristiques géologiques intrinsèques du gisement à savoir la

lithologie, la minéralogie, l’altération hydrothermale etc.

3-3. Tests de caractérisation géochimique et environnementale (test statique DMA)

Les paramètres ci-dessous ont été mesurés dans les conditions de laboratoire, selon le protocole Australien [24] :

- le pH et le test de Conductivité électrique (EC) ;

- l’acidité maximale potentielle (MPA), à partir du pourcentage du soufre total %S ;

- la capacité de neutralisation d’acidité (ANC), à travers le test Sobek modifié ;

- le potentiel de production d'acide net (NAPP), donné par la différence MPA et ANC ;

- le test unique de génération Net d'acide (NAGpH).

Les tests statiques permettent, ainsi, de déterminer l'acidité maximale potentielle (MPA) et la capacité

de neutralisation d'acide (ANC). La différence entre MPA et ANC donne le potentiel net de production

d'acide (NAPP), en Kg d’acide sulfurique par tonne de rejet rocheux, soit kg H2SO4/t. L’interprétation des

résultats du NAPP et du test unique d’acidité NAGpH permettent de considérer l’échantillon comme :

Formation Non Acidogène ou NAF, Formation Potentiellement Acidogène ou PAF et Formation incertaine

ou UC. Dans ce dernier cas, des tests cinétiques ou des analyses minéralogiques complémentaires sont

recommandées pour lever l’incertitude. A partir des tests géochimiques, l’échantillon est classé :

- Formation non acidogène (NAF) : est généralement défini comme NAF lorsqu'il a un NAPP négatif

et le NAGpH final ≥ 4,5)

- Formation potentiellement acidogène (PAF) : est généralement défini comme PAF lorsqu'il a un

NAPP positif et un NAGpH final < 4,5.

- Incertitude (UC) : une classification incertaine est utilisée, lorsqu'il existe une contradiction

apparente entre les résultats NAPP et NAG (c'est-à-dire lorsque le NAPP est positif et NAGpH >

4,5, ou lorsque le NAPP est négatif et NAGpH ≤ 4,5).

4. Résultats et discussion

4-1. Etat initial des eaux de surface et des eaux souterraines

Les eaux de surface de la zone du projet présentent des conductivités électriques très élevées en saison

sèche comparativement à la saison sèche (Tableau 1). La turbidité est également élevée pendant la saison

sèche. En ce qui concerne les éléments chimiques (nitrates et chlorures), les teneurs sont largement

inférieures aux normes internationales. Les teneurs en métaux lourds, comme l’arsenic, le sélénium, le

mercure, le plomb, le cadmium, le nickel, le cobalt et le chrome, sont largement en deçà des normes

internationales. Seul le fer montre des teneurs élevées. Les valeurs de pH obtenues sont faiblement

basiques (7,23-8,5). On peut donc dire que les eaux initiales de surface et souterraines sont faiblement

minéralisées, avec une acidité proche de la neutralité. Elles répondent donc aux normes de la Banque

Mondiale et de l’OMS.

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Tableau 1 : Résultats des analyses des échantillons prélevés dans les eaux de surface (A) et souterraines (B à I). Les concentrations sont exprimées en mg /l à l’exception du pH, de la température (°C), de la turbidité (NTU) et de la conductivité (mS/m), alcalinité (mg/l de CaCO3), normes de rejet de la

Banque Mondiale (B.M) ; SS : Saison sèche, SP : Saison des pluies. Eaux souterraines à Danzourou (B), Kotou (C), Pourou (D), Sissingué (E, F), M’Basso (G, H), Tialaka (I)

SS SP SS SP SS SP SS SP SS SP SS SP SS SP SS SP SS SP SS SP SS SP

Température (°C) 33,2 30 29,8 27 31,2 27,7 - 32,8 31,6 28,9 28,6 - 29,7 29,5 30,4 30 - 30,1 29,9 29,8 29,6 - 27,9 27,6 28,6 28,5 -

pH 8,58 7,57 7,65 7,35 7,55 27,7 6,0-9,0 7,12 7,25 6,56 6,81 6,5-8,5 6,3 6,89 7,9 7,1 6,5-8,5 6,93 6,95 6,85 6,84 6,5-8,5 6,54 6,52 6,39 6,24 6,5-8,5

Vraie couleur 10 5 <5 5 <5 5 - <5 5 <5 <5 15,5 <5 <5 <5 <5 15,5 <5 <5 <5 <5 15,5 5 <5 <5 <5 15,5

Turbidité 215 34 2,3 86 2,6 82 - 32 100 0,7 4,6 5 6,4 18 5,1 8,1 5 0,4 0,2 1,5 1,2 5 125 86 1,6 15 5

Matières dissoutes 76 43 35 22 41 26 - 180 194 43 35 1000 13 22 152 142 1000 130 132 122 136 1000 90 50 29 61 1000

Matières en suspension 170 47 2 23 <1 23 50 - - - - - 8 21 13 18 - <1 <1 <1 2 - 68 12 3 33 -

Conductivité 10,3 6,2 5,1 3,9 5,7 4,2 - - - - - - 1,8 3,5 21,1 18,7 - 16,9 17,4 15,8 18 - 11,6 8,4 3,8 8,6 -

Dureté totale - - - - - - - - - - - - <5 11 65 58 500 42 44 37 43 500 25 18 8 12 500

Alcalinité - - - - - - - - - - - - 5 13 99 89 - 80 79 68 71 - 21 20 11 5 -

Nitrates (NO3) 8,06 <0,06 <0,06 0,48 0,41 0,28 - <0,06 <0,06 4,93 8,84 50 0,6 0,87 <0,06 0,07 50 0,06 <0,06 1,88 5,91 50 10,4 7,41 3,04 23,4 50

Nitrites (NO2) <0,05 0,19 <0,05 0,06 <0,05 <0,05 - <0,05 <0,05 0,07 0,05 3 <0,05 0,06 <0,05 <0,05 3 <0,05 0,05 <0,05 0,08 3 <0,05 0,07 <0,05 0,08 3

Calcium (Ca++

) <1 2 2 2 2 2 - 14 15 1 1 - <1 4 11 9 - 9 10 9 11 - 5 4 <1 2 -

Magnésium (Mg++

) 0,8 1,2 1,3 2,4 1 1 - 9,2 9,2 1,3 0,6 - <0,5 <0,5 9,1 8,6 - 4,6 4,7 3,6 3,8 - 2,8 1,8 1,5 1,6 -

Phosphates(PO4) 0,27 0,09 0,09 <0,02 <0,02 0,08 - <0,02 <0,02 <0,02 0,05 - <0,02 0,06 0,32 0,04 - 1,14 1,05 0,87 0,59 - 0,33 0,55 0,09 0,5 -

Chlorures (Cl) 6 1,6 0,5 2,2 0,6 1,9 - <0,1 2,4 <0,1 <0,1 250 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 250 <0,1 <0,1 0,5 1,7 250 8,8 5 0,6 4,8 250

Sodium (Na) 8,3 3 4,4 3 4,7 3 - 19 19 5,4 5,1 200 0,9 0,6 11 9,9 200 15 21 18 20 200 4,7 3 1,6 4,4 200

Potassium (K) 14 6,6 2,5 2,2 2,2 2,4 - 4 3,5 3,2 2 - 0,5 0,6 2,5 2,3 - 4,4 4 4,4 4,2 - 7,8 6 2,1 5,4 -

Sulfates (SO4) 8 <1 <1 4 <1 4 - <1 <1 <1 <1 250 <1 <1 2 <1 250 <1 <1 <1 <1 250 7 7 2 <1 250

DCO 100 38 <25 <25 <25 <25 250 <25 <25 <25 <25 - <25 <25 <25 <25 - <25 <25 <25 <25 - <25 <25 <25 <25 -

DBO5 <5 - <5 - <5 - 50 <5 - <5 - - <5 - <5 - - <5 - <5 - - <5 - <5 - -

As (Total - dissout) <0,002 0,002 <0,002 0,002 <0,002 0,002 0,1 <0,002 0,002 <0,002 0,002 0,01 <0,002 0,002 <0,002 0,002 0,01 <0,002 0,002 <0,002 0,002 0,01 <0,002 0,002 <0,002 0,002 0,01

Sb (Total - dissout) - - - - - - - <0,003 - <0,003 - 0,005 <0,003 - <0,003 - 0,005 <0,003 - <0,003 - 0,005 <0,003 - <0,003 - 0,005

Se (Total) <0,003 - <0,003 - <0,003 - 0,1 <0,003 - <0,003 - 0,01 <0,003 - <0,003 - 0,01 <0,003 - <0,003 - 0,01 <0,003 - <0,003 - 0,01

Hg (Total - dissout) <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 0,01 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 0,001 <0,00) <0,001 <0,001 <0,001 0,001 <0,001 <0,001 <0,001 0,001 0,001

Fe (Total) 9,1 2,1 0,9 4,5 0,6 4,6 3,5 5,7 7,4 0,3 <0,1 0,3 0,9 0,5 1 0,5 0,3 <0,1 <0,1 0,3 <0,1 0,3 2,1 1,2 0,4 0,2 0,3

Mn (Total) 0,16 0,05 0,09 0,04 0,06 0,05 - 0,11 0,17 1,05 <0,02 0,5 0,09 0,03 0,07 0,04 0,5 0,02 0,02 <0,02 <0,02 0,5 0,03 <0,02 <0,02 0,03 0,5

Cu (Total) <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 0,5 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 1 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 1 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 1 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 1

Zn (Total) <0,05 <0,05 0,07 <0,05 <0,05 <0,05 2 0,13 0,1 <0,05 <0,05 3 0,07 <0,05 0,1 <0,05 3 0,06 <0,05 0,11 0,07 3 0,09 <0,05 0,09 <0,05 3

Pb (Total) <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,1 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,01

Cr (Total) 0,02 <0,01 0,02 <0,01 0,01 <0,01 0,1 0,01 <0,01 1,02 <0,01 0,05 0,01 <0,01 0,02 <0,01 0,05 0,02 <0,01 0,01 <0,01 0,05 0,02 <0,01 0,01 <0,01 0,05

Ni (Total) <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 0,5 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 0,02

Cd (Total) <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 0,1 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 0,003 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 0,003 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 0,003 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 0,003

Al (Total) - - - - - - - - - - - - 0,48 0,63 0,72 0,29 0,2 0,15 <0,03 0,33 <0,03 0,2 4,15 7,14 0,19 0,74 0,2

Mo (Total) - - - - - - - - - - - - - - - - - <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 - <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 -

Co (Total) - - - - - - - - - - - - - - - - - <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 - <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 -

Paramètres chimiques et nutriments

Paramètres physiques

Métaux lourds

SKGW1 SKGW2



Norme

O.M.SParamètres

SPSW1 SBORKSW1 SSSW1 Normes

B.M.

SDGW1 SDGW2


Norme

O.M.S

Norme

O.M.S

SPGW1 SPGW2 SSGW2


SSGW1 Norme

O.M.S

A B E

Métaux lourds

C

Métaux lourds


D

Métaux lourds

Paramètres chimiques et nutrimentsParamètres chimiques et nutriments Paramètres chimiques et nutriments

Métaux lourds

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Tableau 1 : (suite)

Paramètres

SS SP SS SP SS SP SS SP SS SP SS SP SS SP SS SP

Température 29,3 29,3 30,4 30,1 - 29,4 29,2 29,5 29,4 - 29,6 29,8 28,7 28,7 - 190 12 3 5 -

pH 7,29 7,22 6,41 6,51 6,5-8,5 6,75 6,18 7,18 6,3 6,5-8,5 6,74 6,88 6,61 6,5 6,5-8,5 7,14 6,53 7,21 7,13 6,5-8,5

Vraie couleur <5 <5 <5 <5 15,5 <5 <5 <5 <5 15,5 <5 <5 <5 <5 15,5 <5 <5 <5 <5 15,5

Turbidité 5 20 14 330 5 35 12 11 20 5 1,4 3,3 7,2 10 5 27 12 16 77 5

Matières dissoutes 190 200 39 41 1000 50 27 148 29 1000 77 120 77 58 1000 132 122 162 156 1000

Matières en suspensions <1 4 67 405 - 30 11 <1 15 - 1 15 22 13 - - - - - -

Conductivité 31 32,4 5,1 6 - 6,8 4,7 22,2 4,8 - 11,8 19,6 10,7 7,7 - 17,1 16,4 21,2 23,3 -

Dureté totale 109 111 9 16 500 15 8 82 10 500 35 72 28 17 500 46 24 59 71 500

Alcalinité 150 150 23 23 - 19 8 98 10 - 50 78 43 22 - 68 14 98 105 -

Nitrates (NO3) 0,11 <0,06 0,15 0,2 50 8,11 7,7 4,18 7,28 50 0,73 3,49 2,59 5,64 50 8,76 40,7 0,08 <0,06 50

Nitrites (NO2) <0,05 <0,05 <0,05 0,05 3 0,05 0,07 0,06 <0,05 3 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 3 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 3

Calcium (Ca++

) 25 25 2 2 - 2 1 24 3 - 9 25 4 3 - 6 5 9 12 -

Magnésium (Mg++

) 11,5 11,8 1,4 2,5 - 2,4 1,1 5,2 0,6 - 3,2 2,4 4,2 2,2 - 7,8 2,9 8,7 10,2 -

Phosphates (PO4) 0,09 0,07 0,13 0,37 - <0,02 <0,02 0,05 <0,02 - <0,02 0,03 <0,02 <0,02 - - 0,03 - 0,26 -

Chlorures <0,1 0,7 <0,1 0,4 250 1,2 1,2 0,5 0,7 250 <0,1 0,2 <0,1 1 250 1,3 11,6 <0,1 0,2 250

Sodium (Na) 23 21 3 3,6 200 3,9 2,8 7,4 2 200 6,4 5,5 6,9 4,5 200 17 9,9 19 20 200

Potassium (K) 2 2 1,6 2 - 0,8 1,1 1,4 1,3 - 1 1,5 1 1,2 - 2,2 6,3 2,6 2,6 -

Sulfates (SO4) <1 <1 <1 <1 250 2 <1 2 <1 250 1 1 <1 <1 250 1 <1 1 <1 250

DCO <25 <25 <25 61 - <25 <25 <25 <25 - <25 <25 <25 <25 - <25 <25 <25 <25 -

DBO5 <5 - <5 - - <5 - <5 - - <5 - <5 - - <5 - <5 - -

As (Total - dissout) <0,002 0,002 <0,002 0,006 0,01 <0,002 0,002 <0,002 0,001 0,01 <0,002 0,002 <0,002 0,002 0,01 <0,002 0,002 <0,002 0,002 0,01

Sb (Total - dissout) <0,003 - <0,003 - 0,005 <0,003 - <0,003 - 0,005 <0,003 - <0,003 - 0,005 <0,003 - <0,003 - 0,005

Se (Total) <0,003 - <0,003 - 0,01 <0,003 - <0,003 - 0,01 <0,003 - <0,003 - 0,01 <0,003 - <0,003 - 0,01

Hg (Total - dissout) <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 0,001

Fe (Total) 1 0,7 1,6 4,5 0,3 1,6 0,5 1,7 0,3 0,3 0,2 <0,1 0,8 0,1 0,3 8,2 0,1 4,1 0,7 0,3

Mn (Total) 0,13 0,13 0,05 0,06 0,5 0,02 0,03 0,12 <0,02 0,5 0,02 <0,02 0,03 <0,02 0,5 0,16 <0,02 0,06 0,05 0,5

Cu (Total) <0,02 <0,02 <0,02 0,03 1 <0,02 <0,02 <0,02 2,53 1 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 1 0,02 <0,02 <0,02 <0,02 1

Zn (Total) 0,14 <0,05 0,07 0,08 3 0,06 0,05 0,11 0,05 3 0,08 <0,05 0,06 <0,05 3 0,13 0,06 0,08 0,06 3

Pb (Total) <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,01

Cr (Total) 0,01 <0,01 0,02 <0,01 0,05 0,01 <0,01 0,02 <0,01 0,05 0,01 <0,01 0,02 <0,01 0,05 0,03 <0,01 0,01 <0,01 0,05

Ni (Total) <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 0,02 0,03 <0,02 <0,02 <0,02 0,02

Cd (Total) <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 0,003 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 0,003 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 0,003 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 0,003

Al (Total) 0,2 <0,03 0,9 3,33 0,2 2,1 1,66 0,58 1,11 0,2 0,18 0,03 0,69 0,08 0,2 0,98 0,45 <0,03 <0,03 0,2

Mo (Total) <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 - <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 - <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 - <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 -

Co (Total) <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 - <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 - <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 - <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 -

Norme

O.M.S

STGW1 STGW2


SDJGW1 SDJGW2


H I

SSGW5


SSGW4

F G


Métaux lourds



Métaux lourds

Paramètres chimiques et nutriments Paramètres chimiques et nutriments

Métaux lourds Métaux lourds

SMGWW1 SMGWW2 Norme

O.M.S

Norme

O.M.S

Norme

O.M.S

Afrique SCIENCE 14(5) (2018) 94 - 106 100


4-2. Géologie et Minéralisation du gisement

Les formations sont réparties en deux ensembles géologiques (Figures 2 et 3) : les métasédiments et les

intrusions constituées de formations felsiques (granites et dykes felsiques porphyriques). La métasomatose

subséquente des formations intrusives a eu pour effets une altération hydrothermale constituée de :

séricite-carbonates, silicification et minéralisation aurifère. Cette dernière est dissiminée ou parfois

associées aux fractures et aux veinules de quartz-carbonates. Dans les sédiments, les teneurs sont moins

élévées et lorsque ceux-ci se trouvent en contact des intrusives, l’altération hydrothermale est beaucoup

marquée. De très fortes teneurs sont aussi rencontrées le long des fractures avec de l’or visible. La

minéralisation est associée à la pyrite et à l’arsénopyrite [10]. Le gisement de Sissingué est similaire à

certains gisements de l’Afrique de l’Ouest [27 - 31].

Figure 2 : Corrélation litho-structurale et minéralogique des trous diamanté SD373 et SD377 et des trous RC de la section N 1153200 de Sissengué, modifieé, d’après [10]

Figure 3 : Veine de quartz-carbonates minéralisée avec or visible (A) et métasédiements riches en pyrite (B; C, D)

101 Afrique SCIENCE 14(5) (2018) 94 - 106


4-3. Caractérisation environnementale du gisement

Les tests statiques DMA effectués sur des échantillons des différentes lithologies du gisement, dans les

conditions de laboratoire, ont permis de déterminer selon le protocole Australien ARD de Amira

International [24], leur aptitude à génerer ou non le DMA. Tous les échantillons oxydés ont des teneurs en

sulfures (Total-S) inférieures à 0,01 %, à l’exception d’un seul (Tableau 2). Les faibles valeurs en sulfures

permettent de dire que tous les échantillons oxydés analysés peuvent être classés non acidogènes (NAF).

Cela signifie que les rejets oxydés ne constitueront pas de danger en termes de génération de DMA pendant

l’exploitation du gisement. La matrice des roches sulfurées contient des carbonates, avec des teneurs

parfois élevées (1,5 %), (Tableau 3). L’intensité de cette altération hydrothermale carbonatée est restée

constante et homogène à travers les différentes lithologies du gisement qu’elles soient proximales ou

distales. Les résultats montrent, dans l’ensemble, que les métasédiments sont très souvent classés

potentiellement acidogènes (PAF), avec des teneurs en soufre total variant entre 0,62 et 1,4 %. Cependant,

d’autres échantillons sont non acidogènes (Figure 4), lorsqu’ils contiennent des teneurs très faibles en

sulfures. Les résultats obtenus montrent que le DMA est préferentiellement associé aux métasédiments

avec des NAPP positifs et des NAGpH en dessous de 4,5, alors que les intrusifs felsiques ont présenté des

NAPP négatifs avec des NAGpH au dessus de 4,5. De façon plus détaillée, les silstones apparaissent plus

acidogènes comparées aux sandstones. Les granites et dykes felsiques sont non acidogènes. Seuls deux

échantillons (02/25) montrent des cas d’incertitudes. Ce sont un granite et un dyke felsique.

Tableau 2 : Résultats acido-basiques DMA des échantillons oxydés - Projet Or Sissingué. EC = Conductivité électrique ; ANC = Capacité nette de Neutralisation d’Acide ; NAPP = Potentiel Net de

production d’acide ; AFP = Potentiel de formation d’acide ; NAG = Génération Nette d’Acide ; NAF = Formation on Acidogène ; Nc = Non calculé ; Nm = Non mesuré ; pH-(1:2) et EC-(1-2) correspondent au pH et EC mesurés à partir d’échantillons pâteux préparés avec de l’eau

distillée dans les proportions solide/eau 1:2)

Echantillon

Lithologie

(quand

reconnaissable)

pH

(1:2)

EC (1:2)

[mS/cm]

Total-S

(%)

Total-C

(%)

CO3-C

(%)

ANC (kgH2SO4

/t)

NAPP (kgH2S

O4/t)

NAG-

pH AFP

K0016949 Latérite 6,9 0,16 <0,01 0,23 0,15 2 Nc 6,6 NAF

K0016950

K0016904

Colluvion

Silstone

6,9

5,6

0,076

0,026

<0,01

<0,01

0,23

0,10

0,12

Nm

3

2

Nc

Nc

6,7

6,1 NAF

NAF

K0016944 K0016916

K0016922

K0016813 K0016923

K0016934

K0016921

K0016939

Sandstone/

Silstone

Silstone

Silstone

Silstone

Silstone Silstone

Silstone/Sandsone

Sandstone

5,8 6,5

6,4

6,9 7,2

5,9

6,9

7,2

0,011 0,059

0,028

0,077 0,029

0,014

0,061

0,056

<0,01 <0,01

<0,01

<0,01 <0,01

<0,01

<0,01

<0,01

0,09 0,06

0,02

0,04 0,04

0,05

0,02

0,04

Nm Nm

Nm

Nm Nm

Nm

Nm

Nm

1 1

1

10 4

<1

8

10

Nc Nc

Nc

Nc Nc

Nc

Nc

Nc

5,8 6,4

6,3

6,8 7,1

6,5

6,7

6,8

NAF

NAF

NAF

NAF

NAF

NAF

NAF

NAF

K0016931 Granite Siltsone 7,0 0,047 <0,01 0,04 Nm 8 Nc 6,8 NAF

K0016929 Granite 7,2 0,055 <0,01 0,02 Nm 5 Nc 6,8 NAF

K0016902

K0016903

Dyke felsique

Dyke felsique

7,1

7,0

0,095

0.031

0,03

<0,01

0,02

0,2

Nm

0,02

4

9

Nc

Nc

7,1

6,7 NAF

NAF

Afrique SCIENCE 14(5) (2018) 94 - 106 102


Tableau 3 : Résultats acido-basiques DMA pour les rejets sulfurés - Projet Or Sissingué. EC= Conductivité electrique ; ANC= Capacité nette de Neutralisation d’Acide ; NAPP= Potentiel Net de

production d’acide ; AFP= Potentiel de formation d’acide ; NAG= Génération Nette d’Acide ; NAF= Formation on Acidogène ; Nc= Non calculé ; Nm=Non mesuré ; pH-(1:2) et EC-(1-2) correspondent au pH et EC mesurés à partir d’échantillons pâteux préparés avec de l’eau

distillée dans les proportions solide/eau 1:2)

Echantillon

Lithologie

(quand

reconnaissable)

pH

(1:2)

EC (1:2)

[mS/cm]

Total-S

(%)

Total-C

(%)

CO3-C

(%)

ANC (kgH2S

O4

/t)

NAPP (kgH2S

O4

/t)

NAG-

pH AFP

K0016926 K0016945

K0016920

K0016953 K0016959

K0016957

K0016951

métasiltite métasiltite

métasiltite

sandstone sandstone

sandstone

sandstone

8,5 8,5

8,4

8,3 8,3

8,3

8,4

0,20 0,11

0,15

0,23 0,18

0,13

0,17

1,2 0,74

0,62

1,4 0,97

0,90

0,76

0,31 0,66

0,10

1,3 1,1

0,66

0,52

0,19 0,54

0,82

0,59 0,34

0,41

0,93

32 42

8

41 41

24

34

4,7 19

11

1,9 11

3,0

10

2,9 4,0

3,5

3,6 2,9

3,5

8,0

PAF

PAF

PAF

PAF

PAF

PAF

PAF

K0016941 K0016940

K0016935 K0016936

K0016911

K0016909

K0016908

K0016927

K0016910 K0016942

K0016970

K0016955 K0016959

K0016965

granite granite

granite granite

granite/dyke

granite

granite

granite

granite granite

granite

granite granite

granite/dyke

8,3 8,5

8,5 8,4

8,4

8,3

8,2

8,3

8,3 8,4

8,4

8,3 8,4

8,3

0,11 0,19

0,26 0,13

0,19

0,091

0,18

0,095

0,099 0,16

0,20

0,17 0,20

0,15

0,32 0,14

0,74 0,74

0,65

0,37

0,36

0,38

0,21 0,11

0,10

0,73 0,43

0,38

0,94 0,49

1,3 1,1

0,28

0,82

1,2

0,38

0,46 0,55

1,5

1,2 0,463

1,0

0,36 1,2

1,0 0,16

0,73

1,0

0,32

0,43

0,49 1,4

0,88

0,27 0,75

0,50

55 29

52 40

36

31

38

27

36 52

120

61 28

49

-45 -24

-29 -17

-16

-19

-26

-15

29 -48

-110

-39 -15

-37

9,2 8,7

8,7 8,6

9,0

6,6

9,0

9,0

10,5 10,5

9,0

4,0 8,4

8,05

NAF NAF

NAF NAF

NAF

NAF

NAF

NAF

UC

NAF

NAF

NAF NAF

NAF

K0016906

K0016938 K0016952

K0016954

dyke felsique

dyke felsique dyke felsique

dyke felsique

8,2

8,5 8,2

8,3

0,10

0,14 0,15

0,23

0,73

0,33 2,0

1,5

0,91

0,68 1,1

1,1

0,63

0,89 0,87

1,1

51

69 55

58

-29

-58 -6,2

12

8,08

9,5 8,5

8,0

NAF

NAF NAF

UC

Echantillon

Lithologie

(quand

reconnaissable)

pH

(1:2)

EC (1:2)

[mS/cm]

Total-S

(%)

Total-C

(%)

CO3-C

(%)

ANC (kgH2S

O4

/t)

NAPP (kgH2S

O4

/t)

NAG-

pH AFP

K0016926 K0016945

K0016920

K0016953 K0016959

K0016957

K0016951

métasiltite métasiltite

métasiltite

sandstone sandstone

sandstone

sandstone

8,5 8,5

8,4

8,3 8,3

8,3

8,4

0,20 0,11

0,15

0,23 0,18

0,13

0,17

1,2 0,74

0,62

1,4 0,97

0,90

0,76

0,31 0,66

0,10

1,3 1,1

0,66

0,52

0,19 0,54

0,82

0,59 0,34

0,41

0,93

32 42

8

41 41

24

34

4,7 19

11

1,9 11

3,0

10

2,9 4,0

3,5

3,6 2,9

3,5

8,0

PAF

PAF

PAF

PAF

PAF

PAF

PAF

K0016941 K0016940

K0016935

K0016936 K0016911

K0016909

K0016908 K0016927

K0016910

K0016942 K0016970

K0016955 K0016959

K0016965

granite granite

granite

granite granite/dyke

granite

granite granite

granite

granite granite

granite granite

granite/dyke

8,3 8,5

8,5

8,4 8,4

8,3

8,2 8,3

8,3

8,4 8,4

8,3 8,4

8,3

0,11 0,19

0,26

0,13 0,19

0,091

0,18 0,095

0,099

0,16 0,20

0,17 0,20

0,15

0,32 0,14

0,74

0,74 0,65

0,37

0,36 0,38

0,21

0,11 0,10

0,73 0,43

0,38

0,94 0,49

1,3

1,1 0,28

0,82

1,2 0,38

0,46

0,55 1,5

1,2 0,463

1,0

0,36 1,2

1,0

0,16 0,73

1,0

0,32 0,43

0,49

1,4 0,88

0,27 0,75

0,50

55 29

52

40 36

31

38 27

36

52 120

61 28

49

-45 -24

-29

-17 -16

-19

-26 -15

29

-48 -110

-39 -15

-37

9,2 8,7

8,7

8,6 9,0

6,6

9,0 9,0

10,5

10,5 9,0

4,0 8,4

8,05

NAF NAF

NAF

NAF NAF

NAF

NAF NAF

UC

NAF NAF

NAF NAF

NAF

K0016906

K0016938 K0016952

K0016954

dyke felsique

dyke felsique dyke felsique

dyke felsique

8,2

8,5 8,2

8,3

0,10

0,14 0,15

0,23

0,73

0,33 2,0

1,5

0,91

0,68 1,1

1,1

0,63

0,89 0,87

1,1

51

69 55

58

-29

-58 -6,2

12

8,08

9,5 8,5

8,0

NAF

NAF NAF

UC

103 Afrique SCIENCE 14(5) (2018) 94 - 106


Figure 4 : Diagramme de classification géochimique [24], appliqué aux échantillons sulfurés de Sissingué

5. Modélisation géo-environnementale

Les données pétrographiques, minéralogiques et les tests géochimiques statiques DMA permettent

d’élaborer un modèle géologique 3D du gisement. Ce modèle présente la répartition spatiale des différents

composants du gisement et leur signature environnementale : Formations Potentiellement Acidogènes (PAF)

et Formations Non Potentiellement Acidogènes (NAF). Cette différenciation est faite à partir du diagramme

d’interprétation des acido-basiques des résultats des différents tests statiques réalisés sur les échantillons,

comparativement à d’autres études [24, 32, 33] ; (Figure 5).

Figure 5 : Modèle géo-environnemental 3D du gisement. Les rejets oxydés sont non acidogènes et représentés par le vide dans la fosse

Afrique SCIENCE 14(5) (2018) 94 - 106 104


6. Conclusion

Au terme de nos travaux, les résultats permettent de caractériser le gisement de Sissingué du point de vue

géologique et d’élaborer un modèle géologique 3D. Au plan pétrographique, les formations géologiques

sont constituées de métasédiments (sandstones, silstones, conglomérats) et de formations felsiques

(granites et dykes porphyriques). A partir des résultats des tests géochimiques statiques, les formations

sédimentaires du gisement sont préférentiellement acidogènes, alors que les granitoïdes et dykes

porphyriques à feldspath, tous intrusifs, sont non acidogènes. Malgré l’abondance de sulfures (pyrite et

arsénopyrites) dans ces granitoïdes, ces formations restent globalement non acidogènes, car leur capacité

de neutralisation liée aux minéraux carbonatés contenus dans leur matrice est suffisante pour neutraliser

toute l’acidité produite par l’oxydation des minéraux sulfurés. Les minéraux neutralisants les plus efficaces

sont les carbonates, plus particulièrement la calcite, la dolomite et l’ankérite. Les rejets miniers issus de ces

granitoïdes, s’ils sont éventuellement exposés à l’air libre ne constitueront pas de danger en termes de

DMA. Par contre, les sédiments doivent faire l’objet d’une attention particulière, car sont potentiellement

acidogènes. Les caractéristiques initiales des eaux de surface et souterraines respectant les normes

internationales, des précautions sont donc à prendre afin de limiter les risques de pollution

environnementale issue des DMA. Des solutions pour gérer les résidus miniers sont proposés ailleurs sur

d’anciens sites miniers [34, 35]

Remerciements

Cette publication a été possible grâce au concours de l’École Doctorale Polytechnique et du Centre d’Excellence Africain Mine et Environnement Minier (CEA MEM) de l’Institut National Polytechnique Félix

Houphouët-Boigny, Yamoussoukro, Côte d’Ivoire. Nos remerciements s'adressent particulièrement à Monsieur Colin Careson, Directeur exécutif de Perseus, pour avoir accepté la prise en charge financière des travaux, et Madame Chantelle De Lahaye, Directrice du développement durable de Perseus pour avoir mis à

disposition les données.

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